Радиационно-колебательная кинетика разреженных молекулярных газов

• Автор: Стрельченя, Валерий Михайлович
• Шифр специальности: 01.04.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Минск
• Количество страниц: 215 c. : ил

ГЛАВА I. ОСНОВНЫЕ МЕТОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ КОЛЕБАТЕЛЬНОЙ КИНЕТИКИ ИЗЛУЧАЩИХ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ГАЗОВ
§ I. Причины возникновения колебательной неравновесности из лучащих молекулярных газов

§ 2. Обзор литературы по радиационно-колебательной

кинетике молекулярных газов и ее приложениям .... 15 § 3. Приближенные методы решения уравнения типа

Бибермана - Холстейна

Глава II. ОСНОВНЫЕ УРАВНЕНИЯ РАДИАЦИОННО-КОЛЕБАТЕЛЬНОЙ

КИНЕТИКИ ДВУХАТОМНОГО ГАЗА

§ 4. Система уравнений для заселенностей колебательных уровней молекул излучающего и релаксирущего двухатомного газа

§ 5. Уравнения радиационно-колебательной кинетики

в приближении "гармонический осциллятор

жесткий ротатор"

§ 6. Приближенный учет энгармонизма колебаний молекул
Глава III. ПРИБЛИЖЕННОЕ РЕШЕНИЕ УРАВНЕНИЯ РАДИАЦИОННОГО ПЕРЕНОСА КОЛЕБАТЕЛЬНОЙ ЭНЕРГИИ НЕРАВНОВЕСНОГО
ДВУХАТОМНОГО ГАЗА
§ 7. Модель эффективной полосы для однородного газа
§ 8. $-е приближение для решения уравнения переноса
колебательной энергии излучающего газа
§ 9. Распределение колебательной энергии в плоском
слое освещаемого извне двухатомного неравновесного газа

Глава IV. РАДИАЦИОННО-КОЛЕБАТЕЛЬНАЯ КИНЕТИКА
СМЕСИ ДВУХАТОМНЫХ ГАЗОВ
§ 10. Уравнения радиационно-колебательной кинетики смеси двухатомных газов
§ II. Основные стадии колебательной релаксации в бинарной смеси двухатомных излучающих газов
§ 12. Стационарное распределение колебательной энергии молекул и интенсивность излучения в оптически тонком слое, занимаемом смесью двухатомных газов . .120 § 13. Приближенный учет перекрытия колебательно-вращательных полос молекул
§ 14. Стационарное распределение колебательной энергии в двухкомпонентной смеси двухатомных излучающих
газов в диффузионном приближении
Глава V. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ КОЛЕБАТЕЛЬНОЙ ЭНЕРГИИ И НЕРАВНОВЕСНОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ В СЛОЕ ГАЗА С ИСТОЧНИКАМИ
КОЛЕБАТЕЛЬНО-ВОЗБУЖДЕННЫХ МОЛЕКУЛ
§ 15. Стационарные колебательные функции распределения
при наличии источников излучающих молекул
§ 16. Распределение в пространстве плотности, колебательной энергии и потока излучения в слое газа с источниками молекул
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЕ I
ПРИЛОЖЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И ОБОЗНАЧЕНИЙ

Актуальность темы. Развитие газодинамики больших скоростей, химической кинетики и особенно физики лазеров на колебательновращательных переходах молекул стимулировало проведение исследований кинетических процессов в молекулярных газах, находящихся в колебательно-неравновесных состояниях [1-6]. С другой стороны, исследование физических явлений, происходящих в земной атмосфере, задачи атмосферной оптики и метеорологии потребовали изучения закономерностей радиационного переноса энергии в газах [7-11]. В течение последних тридцати лет были разработаны (во многом, благодаря усилиям советских ученых) достаточно полные и строгие теории как колебательной релаксации в неизлучающих молекулярных газах и в газах, где реабсорбция излучения несущественна, так и переноса излучения в колебательно-вращательных полосах молекул при наличии локального термодинамического равновесия (см. [6,11] и приведенные там списки литературы).
Дальнейшие исследования, однако, показали, что для адекватного описания ряда физических процессов и явлений, происходящих в разреженных излучающих молекулярных газах при температурах Т4-10 К (например, в верхних слоях атмосферы Земли и других планет, в струях истекающих из сопел нагретых газов, в ударных волнах, распространяющихся в газах низкой плотности, в плазме газоразрядных лазеров низкого давления), необходим учет: а) влияния радиационных переходов молекул на локальные скорости изменения заселенностей их колебательных уровней, б) взаимодействия колебательных степеней свободы молекул, находящихся в пространственно разделенных объемах газа, вызванного переносом энергии не-

(2.44)
^)шш4>т)^ к№к*№'
*ехр[-^(уХЩ1?-?'Г2^?' + (р1?л).
Здесь
А(?П- № У1' N тХ - 8т<В1пу1 (2.45)
' ’ '~Шс2А*и Ч ~ с2 ’
А* определяется из условия нормировки (П.9),
кц (у, Ц) -ЪкцШЯцШщь?) (2-46>
- коэффициент поглощения в линии (6,/) , не зависящий от £ ,
$(-.(иХЛ)= I (2.47) С?,?')
- оптическая длина пути в частотах этой линии,
(2,48>
В дальнейшем мы будем называть функцией внешних источников.
Подставляя (43), (44) в (41), получаем следующее линейное уравнение переноса колебательной энергии излучающего газа в гармоническом приближении:
+V- 7+4)8&у=^ Ъ'Ш'Ш'* 0^)+^ ’ (2*49)
-^=^ + / ; (2.50)
е*Нв$А Йй#3* **
Отметим, что это уравнение ранее было выведено с помощью соотношения (29) в работах [31,34]; выражения (45), (46), (48) также совпадают с известными [27,31,34].
Если распределение параметров газа в пространстве обладает определенной симметрией, сохраняющейся при движении, уравнение

Т Т0